Nederlandse droogteperiodes vanaf 1906 in beeld Bart Vreeken, Logboekweer.nl

Transcriptie

1 Nederlandse droogteperiodes vanaf 1906 in beeld Bart Vreeken, Logboekweer.nl 6 augustus 2018 Dit is een voorlopige versie. De methode kan nog verbeterd en de droogte van 2018 is nog niet ten einde. Commentaar welkom (info@logboekweer.nl). In Nederland is in de zomermaanden meestal sprake van een neerslagtekort: de verdamping overtreft de hoeveelheid neerslag die er valt. Wanneer dit enige tijd aanhoudt leidt dit tot uitdroging van de bodem, tenzij er op een andere manier water aangevoerd wordt. Ruimtelijke verdeling De mate waarin er droogte optreedt is zeer verschillend, en door de tijd grillig verdeeld. Ook ruimtelijk kan de droogte grillig verdeeld zijn: een enkele onweersbui kan voldoende zijn om lokaal een einde aan de droogte te maken, terwijl die enkele kilometers verderop voortduurt. Bij het KNMI 13 langere meetreeksen met neerslaggegevens beschikbaar, met metingen vanaf Het betreft de volgende neerslagstations (met tussen haakjes de voorloper van het station): De Bilt, De Kooij (Den Helder), Eelde (Groningen), Heerde, Hoofddorp, Hoorn NH, Kerkwerve, Oudenbosch, Roermond, Ter Apel, West-Terschelling, Westdorpe (Axel) en Winterswijk. Voor de statistiek van het Nederlandse klimaat wordt meestal uitgegaan van het gemiddelde van deze stations. Vanaf 1951 zijn gegevens van een veel groter aantal stations beschikbaar. Figuur 1. Ligging van de 13 neerslagstations met een lange en volledige meetreeks. Makkink en Globale Straling Voor het bepalen van de verdamping in Nederland wordt meestal uitgegaan van de formule van Makkink. De formule is vooral gericht op de landbouw. Er wordt uitgegaan van een vegetatie met kort gras, en een onbeperkt beschikbare hoeveelheid vocht. Voor andere landbouw-gewassen en voor meer natuurlijke vegetaties kan een berekening worden gemaakt met een z.g. gewasfactor. Voor de berekening van de verdamping zijn hier twee variabelen van belang: de temperatuur en de (kortgolvige) instraling. Deze laatste wordt in De Bilt pas sinds 1957 gemeten; de andere stations volgden later. De maximale inkomende straling is in de zomermaanden ongeveer 6 x zo hoog als in de

2 wintermaanden. De gemeten hoeveelheid straling per dag speel de bewolking (bedekking, dikte) een grote rol. Het verschil tussen een bewolkte dag en een onbewolkte dag is nogmaals een factor 6 (zomermaanden) of meer (wintermaanden), zie figuur 2. De formule omvat overigens niet alle variabelen die voor de verdamping van belang zijn. Andere factoren zijn bijvoorbeeld de windsnelheid en de luchtvochtigheid. Figuur 2. Hoogst en laagt gemeten Globale Straling in De Bilt voor elke dag in het jaar. Terugkoppelingen in de praktijk In Nederland is over het hele jaar gerekend bijna altijd een neerslagoverschot. Alleen in de zomermaanden is er meestal een tekort. Toch wordt het in Nederland niet steeds natter. Dat komt doordat het overschot op een natuurlijke manier afvloeit (rivieren, kwelstromen), of op een kunstmatige manier op peil wordt gehouden (polderbemaling, waterwinning). In lage delen van het land wordt het peil s zomers in stand gehouden door de inlaat van water. Ook de vegetatie zorgt voor terugkoppelingen. Bij droogte zullen planten geleidelijk minder water gaat verdampen. Wanneer de hele vegetatie verdroogt vindt er helemaal geen verdamping door het gewas meer plaats. Bij overvloedige regen wordt de vegetatie juist weelderiger, en zal meer gaan verdampen. Nog een verschijnsel: een deel van de neerslag bereikt nooit de bodem, maar blijft in de vegetatie hangen en verdampt daar weer. Dit alles maakt dat elke berekening van het neerslagtekort een theoretische benadering blijft; het is nergens in het veld na te meten. Alleen met specifieke kennis van de vegetatie en hydrologie ter plekke en de directe omgeving kan een min of meer realistische berekening worden gemaakt voor die ene plaats.

3 Verdwijnfactor Bij de weergave en berekening van periodes met een neerslagtekort is hier gekozen voor een nieuwe benadering. Daarbij wordt er vanuit gegaan dat het systeem naar een evenwicht streeft. Wanneer er enige tijd achter net zo veel regen valt als dat er verdampt is er geen sprake meer van droogte of van een neerslagoverschot, onafhankelijk van wat er lang daarvoor is gebeurt. In het veld gebeurt dit door de bovengenoemde terugkoppelingen. Om het simpel te houden wordt er hiervoor gebruik gemaakt van een simpele formule: Neerslagoverschot = Neerslagoverschot van de dag + Opgebouwd neerslagoverschot * Factor. Deze factor zou je de verdwijnfactor kunnen noemen, en empirisch blijkt dat een getal te zijn wat tussen de 0,85 en 0,99. Een relatief grote factor staat model voor massieve, heel traag reagerende systemen zoals de diepe grondwaterstand op de Veluwe. Een relatief kleine factor staat model voor snel reagerende systemen, bijvoorbeeld plekken met een goede afwatering of toestroom, of juist plaatsen waar het grondwater zo diep zit dat de vegetatie alleen op regenwater reageert. Hier wordt gerekend met een factor 0,98 voor een gemiddeld systeem en 0,875 voor een snel reagerend systeem, zie figuur 3a en 3b. Figuur 3a. Berekening voor De Bilt voor de maanden mei september met factor 0,98 ( gemiddeld systeem ) Figuur 3b. Berekening voor De Bilt voor de maanden mei september met factor 0,875 ( snel reagerend systeem )

4 Reconstructie van de verdamping voor 1957 De meetreeksen van de 13 genoemde neerslagstations zijn beschikbaar vanaf 1 januari Helaas zijn er uit de eerste helft van de periode geen verdampingsgegevens beschikbaar. Het blijkt wel mogelijk om een benadering te maken van de verdamping per dag. Dat kan doordat het percentage zonuren per dag wel is vastgelegd. Op grond van de stralingsmetingen vanaf 1957 kan dan berekend worden welke hoeveelheid straling er te verwachten was. Daar zit een onzekerheid in, omdat er voor half bewolkte dagen niet is vastgelegd of de zonnigste uren midden overdag waren, of aan het begin of eind van de dag. De verwachting is dat dat effect over reeksen van dagen wel uitmiddelt. Er wellicht meer storende factoren. Het percentage zonuren is door de jaren heen niet op dezelfde manier gemeten; de reeks is daarmee niet homogeen. Verder zal een zonnige dag in de eerste helft van de 20 e eeuw niet precies dezelfde hoeveelheid straling hebben opgeleverd als aan het eind van die eeuw, door veranderingen in de kracht van de zon en in de helderheid van de lucht (global dimming/ global brightening). Deze aspecten zijn hier genegeerd. Uitgangspunt voor de reconstructie zijn de zon- en temperatuurgegevens van station De Bilt. Ter controle is de verdamping na 1957 op dezelfde manier herberekend. Het blijkt dat er over individuele dagen belangrijke verschillen kunnen zijn met de officiële Ev24 -waarde, maar over langere periodes komt het goed overeen. Ter wille van de vergelijkbaarheid is voor de weergave van de droogteperiodes voor de jaren vanaf 1957 een zelfde reconstructie gemaakt van de verdamping. Resultaten Resultaten van de berekening zijn opgenomen in de bijlagen in dit document. De eerste serie staat model voor een gemiddeld reagerend systeem, waarin grote neerslagoverschotten of -tekorten enkele maanden door kunnen werken. Een tweede serie staat model voor een snel reagerend systeem. Droogteperiodes vallen dan uiteen in kortere periodes, onderbroken door dagen waarop er een beduidende hoeveelheid neerslag valt. De mate van droogte is af te leiden uit de kleur. Met opzet staan er geen getallen bij de berekende droogtes. De getallen wijken af van de standaardmethode van het KNMI en er zijn onzekerheden in de berekening. Globaal is het berekende neerslagtekort in mm terug te zien in de legenda bij de bijlagen. In dezelfde bijlagen is ook te zien in welke periodes er (zeer) veel regen viel. Een natte periode kan een einde maken aan een droogteperiode. Dit levert in de figuur een neutrale kleur op. Langdurige en extreme natte periodes zijn terug te zien met een donkerblauwe kleur. In de winter is er altijd een neerslagoverschot. Dit wordt mede veroorzaakt door de zeer geringe verdamping (enkele mm per dag).

5 Zeven droge jaren in beeld In figuur 4 is het verloop van de droogte in 7 van de droogste jaren weergegeven. Door de gebruikte methode (verdwijnfactor = 0.98) maken de eerste zomermaanden (juni, juli) meer kans om als droogste naar voren te komen dan bij de methode van het KNMI. De reeksen zijn niet helemaal homogeen, wat vooral veroorzaakt wordt door de methode waarop de verdamping berekend is. Opvallend is dat de allerdroogste momenten niet te vinden zijn in de zeer droge zomer van Slechts in één mand viel minder dan 20 mm (juli: 18,2). Maar er viel er viel in veel maanden achter elkaar te weinig, al vanaf februari. In 1959 valt vooral de droogte in het najaar op. In 2006 is een abrupte omslag rond 1 augustus. De droogste momenten zijn te vinden 1976 en Het droogste moment in 1976 valt rond 12 juli. Dit wordt net overtroffen door de droogte van 2018; het droogste moment lijkt hier begin augustus te vallen. Figuur 4. Het verloop van de droogte in 7 van de droogste jaren sinds 1906.

6 Bijlagen 1. Neerslagoverschot en Tekort gemiddeld over Nederland, Gemiddeld systeem. 2. Neerslagoverschot en Tekort gemiddeld over Nederland Snel reagerend systeem.

7 Neerslag en neerslagoverschot / -tekort Nederland - 13 neerslagstations januari gemiddeld systeem Ligging neerslagstations februari maart april mei juni juli augustus september oktober november december jaar 30 jr Neerslaghoeveelheid per maand (mm) Achtergrondkleur: neerslagoverschot / -tekort extreem heel vrij vrij heel extreem droog droog droog nat nat nat nat Gegevens van het KNMI. Verdamping berekend uit zonuren en temperatuur in De Bilt. Berekening: Neerslagoverschot = neerslagoverschot van de dag + neerslagoverschot voorgaande dagen x Droogte Top 3 (rangorde per dag) 1e 2e 3e Bart Vreeken LogboekWeer.nl

8 Neerslag en neerslagoverschot / -tekort Nederland - 13 neerslagstations gemiddeld systeem Ligging neerslagstations jaar januari februari maart april mei juni juli augustus september oktober november december jr Neerslaghoeveelheid per maand (mm) Achtergrondkleur: neerslagoverschot / -tekort extreem heel vrij vrij heel extreem droog droog droog nat nat nat nat Gegevens van het KNMI. Verdamping berekend uit zonuren en temperatuur in De Bilt. Berekening: Neerslagoverschot = neerslagoverschot van de dag + neerslagoverschot voorgaande dagen x Droogte Top 3 (rangorde per dag) 1e 2e 3e Bart Vreeken LogboekWeer.nl

9 Neerslag en neerslagoverschot / -tekort Nederland - 13 neerslagstations gemiddeld systeem Ligging neerslagstations jaar januari februari maart april mei juni juli augustus september oktober november december jr Neerslaghoeveelheid per maand (mm) Achtergrondkleur: neerslagoverschot / -tekort extreem heel vrij vrij heel extreem droog droog droog nat nat nat nat Gegevens van het KNMI. Verdamping berekend uit zonuren en temperatuur in De Bilt. Berekening: Neerslagoverschot = neerslagoverschot van de dag + neerslagoverschot voorgaande dagen x Droogte Top 3 (rangorde per dag) 1e 2e 3e Bart Vreeken LogboekWeer.nl

10 Neerslag en neerslagoverschot / -tekort Nederland - 13 neerslagstations januari snel reagerend systeem Ligging neerslagstations februari maart april mei juni juli augustus september oktober november december jaar 30 jr Neerslaghoeveelheid per maand (mm) Achtergrondkleur: neerslagoverschot / -tekort heel vrij vrij heel extreem droog droog nat nat nat nat Gegevens van het KNMI. Verdamping berekend uit zonuren en temperatuur in De Bilt. Berekening: Neerslagoverschot = neerslagoverschot van de dag + neerslagoverschot voorgaande dagen x Droogte Top 3 (rangorde per dag) 1e 2e 3e Bart Vreeken LogboekWeer.nl

11 Neerslag en neerslagoverschot / -tekort Nederland - 13 neerslagstations snel reagerend systeem Ligging neerslagstations jaar januari februari maart april mei juni juli augustus september oktober november december jr Neerslaghoeveelheid per maand (mm) Achtergrondkleur: neerslagoverschot / -tekort heel vrij vrij heel extreem droog droog nat nat nat nat Gegevens van het KNMI. Verdamping berekend uit zonuren en temperatuur in De Bilt. Berekening: Neerslagoverschot = neerslagoverschot van de dag + neerslagoverschot voorgaande dagen x Droogte Top 3 (rangorde per dag) 1e 2e 3e Bart Vreeken LogboekWeer.nl

12 Neerslag en neerslagoverschot / -tekort Nederland - 13 neerslagstations snel reagerend systeem Ligging neerslagstations jaar januari februari maart april mei juni juli augustus september oktober november december jr Neerslaghoeveelheid per maand (mm) Achtergrondkleur: neerslagoverschot / -tekort heel vrij vrij heel extreem droog droog nat nat nat nat Gegevens van het KNMI. Verdamping berekend uit zonuren en temperatuur in De Bilt. Berekening: Neerslagoverschot = neerslagoverschot van de dag + neerslagoverschot voorgaande dagen x Droogte Top 3 (rangorde per dag) 1e 2e 3e Bart Vreeken LogboekWeer.nl